JPS638537A - マイクロプレ−ト用吸光度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、主に免疫学的な手法等により生体物質の微量
を検出する生化学反応測定装置、詳しくは前記反応に依
存した変化を吸光度で検出する吸光度測定装置に関する
ものである。

（発明の背景） 従来、免疫学的な手法等により生体物質の微量を検出す
る生化学反応の測定においては、多数のサンプルを一括
処理する目的から、所謂マイクロプレートと呼ばれる検
査用器具が使用される場合が多い。このマイクロプレー
トは、マ大目状に整列された多数のウェル（これらウェ
ルは各々生化学反応のための反応セルをなし、通常８列
×１２列の合計９６穴タイプのものが多く使用される）
を有するものであって、各ウェル内で生じた光学的に測
定可能な生化学反応測定するために用いられる。

光学的な測定の方法としては種々あるが、一般的には吸
光度測定の方法が多く用いられる。

この吸光度測定の方法は、光源からの光をレンズ等の光
学手段で集光または平行光とし、これを上方ないし下方
から前記ウェルへ照射し、透過光である出射光を再びレ
ンズ等の光学手段で集光した後光検出器に導き電気的に
信号処理して、吸光度情報を得るようにして使用される
ものである。

前記多数のウェルを有するマイクロプレートを用いる場
合には、該マイクロプレートとこれに対向される吸光度
測定用の光学手段のいずれかを固定し、マイクロプレー
ト又は光学手段を相対的にｘｙ走査させる、あるいはマ
イクロプレートのＸ列の数だけ吸光度測定用の光学手段
を配置し、マイクロプレート又は光学手段をＸ方向に走
査させる、方式とするものが知られている。

しかしながら前記前者の方式のものではｘｙ走査機構が
複雑となり易い他、平面的にかなりの広さが必要となっ
て装置が大型になりやすい等の難があり、また前記後者
のものでは、走査機構は比較的簡易なものとなるが、外
部からの光の十分な遮光を行なう構造の採用が繁雑であ
るという難がある。一般に測定誤差に関係するノイズの
影σは、蛍光度測定の場合に比べ吸光度測定ではその度
合が小さいものであるが、外部光の影習は出来るだけ少
ない方が望ましいことは言うまでもない。

また分析装置において望まれている小型化推進の一般的
要求に沿い、かつ測定の迅速化に沿うことも望まれてい
ることは言うまでもない。

（発明の目的） 本発明は、以上の観点からなされたものであり、その目
的は、前記した整列された多数のウェルを有するマイク
ロプレートの吸光度測定を、精度よくかつ迅速に行なう
ことができるマイクロプレート用吸光度測定装置を提供
するところにある。

また本発明は、コンパクトな構成で取扱い性に優れ、か
つ低価格なマイクロプレート用吸光度測定装置を提供す
るところにある。

（発明の概要） 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なるマイクロプレート用吸光度測定装置の特徴は、マス
目状に多数のウェルが形成されているマイクロプレート
を対象として、各ウェル内のサンプルの吸光度を測定す
る吸光度測定装置であって、吸光度測定用光学手段が内
部に配置され、かつ側面に開口された前記マイクロプレ
ートの出入口を除き外部から遮光されているハウジング
と、前記マイクロプレートを支持して、前記ハウジング
の出入口を通し外部のマイクロプレート載置位置から内
部の搬送限界位置の間でＸ方向の往復動が可能に設けら
れたプレートキャリヤと、このプレートキャリヤを往復
動のいずれか一方の移動時には間欠移動させかついずれ
か他方の移動時には連続移動させる往復動駆動装置と、
前記プレートキャリヤへのマイクロプレートの載置を検
出し、またキャリヤプレートが前記内部の搬送限界位置
に至ったことをそれぞれ検知するスイッチ手段と、入力
が前記スイッチ手段に接続され、かつ出力が前記往復動
駆動装置および吸光度測定用光学手段に接続されて、マ
イクロプレートの搬送および搬送状態に応じた順次の吸
光度測定を行なわせる制御装置とを備えた構成をなすと
ころにある。

本発明において使用される吸光度測定用の光学手段は、
マイクロプレートの搬送（走査）方向である前記Ｘ方向
に対し直角な方向（Ｘ方向）に関し該マイクロプレート
上のウェルの数だけ発光部、受光部が配置されているこ
とを条件とする他は、この種測定装置において従来より
使用されている種々の吸光度計をそのまま利用、応用し
て構成すればよいが、特に好ましい構成としては、１個
の光源からの光線を均等に配分して上記発光部を形成す
ることを可能とするように、一端が束ねられて他端が該
ウェルの数だけ分岐したもの、例えば光フアイバーライ
トガイドが採用される。

プレートキャリヤとしては、一般的には偏平な上方開放
型の箱型のものが好ましく採用されるが、特にこれに限
定されることなくプレート状、枠状等マイクロプレート
の載置搬送に適したものであれば適宜採用されて使用す
ることができる。

またプレートキャリヤを往復動させる往復動駆動装置は
、プレートキャリヤの搬送をガイドするレール、滑動ロ
ッド、ベルト等の案内機構と、往復動モータ、エアシリ
ンダ装置、ソレノイド等々のものを用いて構成すること
ができるが、モータを用いて構成する場合には往動時の
間欠停止位置を精度よく与えるためにステッピングモー
タ等のものを選択することが好ましい。

前記プレートキャリヤへのマイクロプレートの載置、又
プレートキャリヤのハウジング内部の搬送限界位置への
到達を検知するスイッチ手段は、接触型、非接触型のい
ずれのものでもよく、プレートキャリヤへのマイクロプ
レートの載置を検出する第１スイツチと、プレートキャ
リヤのハウジング内部の搬送限界位置への到達を検知す
る第２スイツチとをそれぞれ独立に設と復動時の連続送
り）を制御する制御装置は、通常はマイクロコンピュー
タ等の電子制御装置を用いて構成されるのが普通である
が、特にこれに限定されるものではない。この制御装置
は、例えば、前記第１スイツチからの信号人力によって
吸光度測定の一連の動作を開始し、外部のマイクロプレ
ート載置位置からプレートキャリヤを搬送開始させて、
Ｘ方向第１列目のウェルが吸光度測定位置に至った時に
一時的な停止、吸光度測定を行なわせ、再び搬送、一時
的な停止、吸光度測定をＸ方向の次列のウェルから最終
列のウェルまで順次行なわせ、更にプレートキャリヤの
ハウジング内部の搬送限界位置に至ったことを第２スイ
ツチで検出することでプレートキャリヤを復動させる、
というシーケンス動作を行なわせるものであればよい。

また復動時に吸光度測定を行なわせるシーケンス動作の
場合には、前記第２スイツチによってプレートキャリヤ
がハウジング内部の搬送限界位置に到達したことが検出
された時から、吸光度測定のための前記間欠搬送を開始
させるようにすればよい。またプレートキャリヤは、非
使用時にはハウジング内に収容させておき、適宜の装置
使用開始スイッチ等を利用して必要時にのみハウジング
外部のマイクロプレート載置位置まで搬出させるように
してもよい。

かかる制御装置は、所定のプログラムが予め組込まれた
前記マイクロコンピュータを用いる場合の他、比較回路
、タイマー、各種論理回路等を組合せた電気回路を用い
て構成することもできる。

本発明におけるハウジングの構成は、内部に配置した吸
光度測定のための光学手段の測定精度を良好に得るため
に、プレートキャリヤの出入口は出来るだけ必要十分な
範囲で小さく制限されていることが好ましく、このため
には必要に応じてハウジングの前記出入口外側に内部へ
の光の侵入を制限する遮光用のヒサシ、囲壁。

あるいはプレートキャリヤのハウジング内への搬入後間
じる開閉扉等を設けてもよい。ハウジングは金属製、プ
ラスチック族等の不透明体を用いて構成されることは言
うまでもない。

（発明の実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図〜第３図は、本発明よりなるマイクロプレート用
吸光度測定装置の一例の構成概要を示す図である。なお
第１図は装置の縦断側面図、第２図は同第１図のＡ−Ａ
の縦断面図、第３図は同第１図のＢ−Ｂの平断面図であ
る。

１は凹面鏡（反射笠）を具備した光源であフて、光源１
からの光線はスリット２を通過した後、測定サンプルの
吸収波長の光線のみを透過することが可能な分光用フィ
ルター３によって単色光とされて、集束された光フアイ
バ一端部４ａの端面に効率良く集光されるようになって
いる。４は光ファイバーであって、マイクロプレートの
１列のウェルの個数に等しい本数から構成され、それら
の端部４ｂは一列のウェルの頭上に各ウェルに対口るよ
うに等間隔で配列され、保持部材６に固定されて光線出
射口を構成する。すなわち光ファイバー４の一端は束ね
られて一本の光フアイバ一端部４ａを形成し、端部４ａ
へ導入された光線を均等に分岐して、第２図に示すよう
にマイクロプレート２２の一列の各ウェル２３へ上方か
ら光線を同時に照射できるようになっている。

７ａは光フアイバ一端部４ｂから出射された光線をウェ
ル内に結像するレンズ、７ｂは７ａに対向して配設され
てウェル内のサンプルの透過光を集光して光検出器１０
へ導くレンズであって、光フアイバ一端部４ｂ、レンズ
７ａ。

７ｂ、光検出器１０の一組は、それぞれ光軸２４上に正
確に一列に配設されていて、それらの光！１ｔｈ２４が
マイクロプレートの１列の各ウェルの中央をそれぞれ通
過するようになっている。

１１は光強度に比例した光検出器１０からの信号を増幅
する増幅回路、１３はＡ／Ｄ変換器、１２は増幅回路の
一つとＡ／Ｄ変換器１３とを図示しない電気的評価装置
の指示にしたがって電気的に結合することが可能なチャ
ンネル切り換え回路、１４は演算回路である。増幅器１
１、チャンネル切り換え回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、
演算回路１４は、電気的評価装置の一部を構成している
。ここで電気的評価装置とはＣＰＵ、ＲＡＭｌＲＯＭを
中心として構成され、動作制御、計測及び演算を行なう
ことを目的とする回路をいう。

８はプレートキャリヤであって、外周部に縁を有する構
造で、その内部の広さはマイクロプレートのそれにちょ
うど等しい大きざになっていて、マイクロプレートをそ
の内部に保持できるようになっているとともに、その−
側は第３図に示すごとくベルト１７に固定されていて、
図示しないモーターの回転によってプーリー１６が矢印
の方向へ回転し、それにともなって平行に配設された２
木のスライドシャフト１５に沿って何夜に往復動するこ
とが可能とされている。さらに、プレートキャリヤ８の
底面には、マイクロブレーンの各ウェルに対応する位置
に円形のスリット９を設け、マイクロプレートの透過光
が下方に通過できるようにするとともに、光検出器１０
への迷光の混入を防ぐようになっている。

１９は本体ハウジングであり、光を透過しない例えば金
属性の筐体として構成され、その−側には、前記プレー
トキャリヤ８の出入口１９ａが形成されている。なお本
例のハウジング１９においては、該出入口１９ａを必要
時（マイクロプレートがハウジング内に搬入された後）
に、これを閉じる前面開閉５ｉＩ２０が設けられており
、不図示のバネ等によって前記必要時に自動的に出入口
を閉じるようになっている。

なお本例では光フアイバ一端部４ｂ、レンズ７ａ、７ｂ
、光検出器１０から構成される光学系を、その先軸２４
と前面開閉扉２ｏとの距離がプレートキャリヤ８の長さ
より大きくなるように配設していて、プレートキャリヤ
８が収納される場合その進行方向最前列のスリットの中
心が光軸２４上に達すると自動的に閉じるようにしてい
る。

１８ａ及び１８ｂはマイクロスイッチであって、１８ａ
（第１スイツチ）は接触子をプレートキャリヤ８内部へ
向けその外縁部に取付けられていて、マイクロプレート
がプレートキャリヤにおかれると電気的に閉じるように
なっているとともに、そのバネ圧によってマイクロブレ
ートを固定及び保持するようになっている。

一方、１８ｂは（第２スイツチ）は本体ハウジング１９
内に取り付けられていて、プレートキャリヤがハウジン
グ内部に収納される場合、その進行方向最後列のスリッ
トの中心が光軸２４上にあるとき、接触子がプレートキ
ャリヤの進行方向最前部の外縁部に接触することによっ
て、電気的に閉じるようになっている。

２１は前面操作パネル面であって、不図示の電源スィッ
チとプレートキャリヤを外部に突出させる電気的評価装
置に連結した一つの押ボタン式スイッチ（図示せず）が
具備されている。

次に、上記構成のマイクロプレート用自動吸光度測定装
置の肋作と作用を説明する。

前面操作パネル面２１上の電源スィッチをオンすると光
源１が点灯し、光線はスリット２を通過した後、分光用
フィルター３によって単色光とされて、光ファイバー４
の端部４ａの端面に光源に具備された凹面鏡の作用によ
って集光される。第１スイツチ１８ｂが閉じた状態では
、本例ではプレートキャリヤ８は本体内にて停止してい
て、本体前部に近い第一列目のスリットの中心が光軸２
４上にあるようにしている。そこで、光ファイバー４の
端部４ａに導入された光線は、マイクロプレートの一列
のウェルの個数に等しい数だけ分岐されて端部４ｂへ導
かれ、レンズ７ａ及びスリット８を通過後、レンズ７ｂ
によって検出器１０上に集光される。そして、電気的評
価装置がチャンネル切り換え回路１２を作動することに
よって、増幅器１１によって増幅された各光検出器１０
の出力信号を、Ａ／Ｄ変換器１３を通しての演算装置１
４へ取り入れ、演算結果を電気評価装置に記憶格納する
、このチャンネル切り換えに要する時間は、一般的に数
μ秒程度まで短くすることが可能である。これの値は、
空の試料すなわち空気をサンプルとして置いたときの透
過率１００％に於ける各光検出器の出力信号であって、
試料の吸光度を計算する場合に利用される。前面操作パ
ネル面２１上の押しボタン式スイッチを押すと、電気的
評価装置がブーｙ−１６に直結した図示しないモーター
を回転させて、プレートキャリヤ８の一部が前面開閉扉
を押し開けて本体前面に突出する。そこで、ウェルにサ
ンプルの入ったマイクロプレートをプレートキャリヤ８
におくと、第１スイツチ１８ａが閉じられ、電気的評価
装置がプーリー１６に直結したモーターを回転させ、プ
レートキャリヤ８がマイクロプレートを本体内部へ搬入
し、第２スイツチｔａｂの接触子がプレート置き台８の
外縁部に接触した位置で停止する。このとき、プレート
置き台の本体前方側の第一列目は光軸２４上にある。そ
こで、電気的評価装置がチャンネル切り換え回路１２を
作動することによって、増幅器１１によって増幅された
各光検出器１０の出力信号を、Ａ／Ｄ変換器１３を通し
て演算装置１４へ順序よく取り入れ、演算結果を電気的
評価装置に記憶格納する。

次に、電気的評価装置が、プーリー１６に直結したモー
ターを所定時間あるいは角度だけ回転させて、プレート
キャリヤ８をマイクロプレートの第２列目のウェルの中
心に光軸２４がくるように本体前方へ平行移動し、ふた
たび上記のように光検出器からの出力信号を電気的評価
装置に格納する。マイクロプレートのウェルの中心が光
！Ｎｌ２４上にくるように、プレート置き台８を一列ず
つ間欠的に平行移動しながら、チャンネル切り換え回路
１１によって各光検出器１０からの信号を順序よくし電
気的評価装置へ記憶格納し、この操作を最後列のウェル
について完了するまで続ける。この間、前面開閉蓋２０
は閉じていて、光が本体外から内部へ入り込むことはな
い。

以上のようにして電気的評価装置へ記憶格納された値か
ら、各ウェル内のサンプルの透過率及び吸光度が計算さ
れる。そして、電気的評価装置が、プーリー１６に直結
したモーターを回転させてマイクロプレートを保持した
プレートキャリヤ８を本体前面に搬出する。マイクロプ
レートをプレートキャリヤから取り出した後、次のマイ
クロプレートをプレートキャリヤ８におけば、上述の測
定が再び行われる。また操作パネル面の押しボタン式ス
イッチを押すことで、プレートキャリヤ８を本体ハウジ
ング内部へ搬入させて規定されている位置で停止して待
機させるようにしてもよい。

なお、上記実施例はこの発明の一例であって、これ以外
の変形実施も可能であることは言うまでもない。例えば
、上記実施例では光線出射口をマイクロプレートの上方
にし、その下方に光検出器を配置しであるが、この逆の
配置も可能である。

第４図は電気的評価装置によって行なわれる上記一連の
動作シーケンスを示したフローチャートである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明よりなるマイク
ロプレート用吸光度測定装置によれば、−列（例えばＸ
方向）状に配置した吸光度測定用の複数の光学手段に対
し、マイクロプレートをＸ方向に適宜の位置で間欠的に
搬送することで測定時の走査制御を行なうことができ、
しかも該走査制御は測定開始と終了を検出する一対のス
イッチ手段と、駆動部分である往復動型助手段および測
定光学手段の駆動シーケンスを予め適宜の制御回路にプ
ログラムしておき、前記測定開始のスイッチ手段からの
信号に依存してこのシーケンス駆動を開始させるように
しておけば、駆動開始後は自動的に所定の測定動作を行
なって目的とする吸光度測定情報を短時間に得ることが
でき、全体装置は小型でかつ信頼性の高いものとできる
という効果が得られる。

またプレートキャリヤにマイクロプレートを単に載置す
るのみで、前記一連の測定を行なうことができる装置と
して構成できるため、操作性が極めて簡単であるという
効果がある。

更に、本発明よりなる吸光度測定装置は、マイクロプレ
ートの出入口を除けば外部からの光の侵入を効果的に防
止することができ、したかって外部光による測定誤差へ
の影響も軽減されるため、精度の高い測定が実現できる
という効果があり、特にプレートキャリヤの出入口を開
閉する扉を設けたタイプの装置においては前記遮光の効
果は一層良好に得られ、その有用性は極めて大なるもの
がある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるマイクロプレート用吸光度
測定装置の構成概要−例を示す縦断側面図、第２図は第
１図Ａ−Ａ線の縦断面図、第３図は第２図Ｂ−Ｂ線の平
断面図、第４図は本例装置の動作シーケンスを説明する
フローチャートである。 １：光源　　　　　　２ニスリット ３：分光用フィルター ４；光ファイバー ４ａ：光フアイバ一端部 ４ｂ：光フアイバ一端部 ６：保持部材 ７ａ；レンズ　　　　　７ｂ＝レンズ ８ニブレートキヤリヤ ９ニスリツト　　　　ｌＯ：光検出器 １１：増幅器　　　　　１２：チャンネル切換回路１３
　：　Ａ／Ｄ変換器　　　１４：演算回路１５ニスライ
ドシヤフト １６：プーリー　　　　１７＝ベルト １８ａ：第１スイツチ　　１８ｂ＝第２スイッチ１９：
ハウジング　　　２０：前面開閉扉２１：前面操作パネ
ル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マス目状に多数のウェルが形成されているマイク
   ロプレートを対象として、各ウェル内のサンプルの吸光
   度を測定する吸光度測定装置であって、吸光度測定用光
   学手段が内部に配置され、かつ側面に開口された前記マ
   イクロプレートの出入口を除き外部から遮光されている
   ハウジングと、前記マイクロプレートを支持して、前記
   ハウジングの出入口を通し外部のマイクロプレート載置
   位置から内部の搬送限界位置の間で往復動可能に設けら
   れたプレートキャリヤと、このプレートキャリヤを往復
   動のいずれか一方の移動時には間欠移動させかついずれ
   か他方の移動時には連続移動させる往復動駆動装置と、
   前記プレートキャリヤへのマイクロプレートの載置を検
   出し、またプレートキャリアが前記内部の搬送限界位置
   に至ったことをそれぞれ検知するスイッチ手段と、入力
   が前記スイッチ手段に接続され、かつ出力が前記往復動
   駆動装置および吸光度測定用光学手段に接続されて、マ
   イクロプレートの搬送および搬送状態に応じた順次の吸
   光度測定を行なわせる制御装置とを備えたことを特徴と
   するマイクロプレート用吸光度測定装置